071-10高压十字滑块压缩机的研究及实际应用

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所属分类:机械项目

071-10高压十字滑块压缩机的研究及实际应用

1、新型无连杆压缩机(十字滑块压缩机)的研发,该压缩机在制冷空调、天然气等方面具有很好的应用价值。

2、空调制冷方面的研究工作,尤其善长大型集中式空调机组及系统的设计、工艺计算和自动控制等方面的工作。

 

项目概况

十字滑块压缩机的研究在我国开始于九十年代中期,虽然起步较晚,但也取得了一定的成果,本人深入分析了这种压缩机的工作原理、结构特点及其动力特性,设计开发出国内第一台无油十字滑块压缩机试验样机,针对十字滑块压缩机开发中存在的问题,进行了大量的理论和实验研究,提出采用聚醚醚酮(PEEK)材料的直线滑动轴承代替直线滚动轴承,并针对影响PEEK摩擦副寿命的两个主要因素:摩擦副表面温度、工作载荷,采用有限元法对十字压缩机滑道体变形进行了分析,建立了滑道体二维计算模型,建立了滑道-滑块副表面温度计算模型,给出了工作载荷的计算式。依据所取得的理论和实验成果,在高压有油十字滑块压缩机的实际应用方面已经取得了一定的成果,如2005~2007年与安瑞科(蚌埠)压缩机有限公司合作开发H型滑块式空气压缩机,排气压力35MPa,排气量为66 m3/h。该机器运行良好,达到设计要求,已作为定型产品。另外,我们还在高压无油十字滑块压缩机方面做了大量的理论和试验工作,也取得了一定的成果。

 

在滑块压缩机中,将曲轴的回转运动转化为活塞往复运动的运动转换机构,是以正弦机构原理工作的,其特点表现为:①振动小,工艺性好。如上图所示,四个气缸共面使压缩机工作中产生的往复惯性力为定值,方向始终指向曲柄,因而可用两个平衡块精确地加以消除,使压缩机运行平稳,振动小噪声低。四个活塞呈十字形处于同一平面内,加工时易于保证四个气缸孔的相互位置精度。②结构紧凑,机械效率高。装配好的框架-活塞组件在其轴向处于自由状态,靠每一对活塞在气缸中自动对中定位,运动阻力小。由于没有连杆,滑块沿着滑道可以自由移动,故侧向力也很小;加之曲轴与电机轴合为一体,因而结构紧凑,机械效率高。③由于这种压缩机的吸气阀可以位于活塞顶部,气体从活塞内部的吸气通道经气阀直接进入气缸,而排气阀则位于气缸盖上,故吸气预热少,进一步提高了压缩机的效率,吸气阀的开闭靠活塞运动的惯性力完成,不受阀腔内气流脉动影响,转速变化范围广,并且低速性能良好,可得到较高的容积效率,很适于采用变频调速来调节气量。滑块压缩机的发展也是随着各个相关学科的发展而逐步走向成熟。目前,在从微型、中压、有油压缩机发展为小型、高压、无油压缩机的发展过程中,更应对上述诸问题作深层次的研究,以期此种新型压缩机早日在我国获得开发应用。

 

市场前景

十字滑块压缩机虽具有上述的优点,但要真正成为产品,必需解决诸如滑块-滑道副、滑块-曲柄销副的摩擦磨损及运动机构受力、受热变形等一系列问题。解决好以上问题要涉及到摩擦学、材料学、力学及机械加工工艺学等许多跨学科的专门知识,并且有些问题的解决,还有待于新材料、新工艺的出现。因此,十字滑块压缩机的发展也是随着各个相关学科的发展而逐步走向成熟。目前,在从微型、中压、有油压缩机发展为小型、高压、无油压缩机的发展过程中,更应对上述诸问题作深层次的研究。该压缩机在航空、航天、舰船、天然气开发利用等诸多领域具有广阔的应用前景。

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